11 Haziran 2014

Toza Gömülmüş Devasa Patlamalar

ALMA karanlık gama-ışın patlamaları etrafındaki bölgeyi araştırdı

Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizgesi (ALMA) yapılan gözlemlerle ilk kez Evrendeki en büyük patlamalar olan gama ışın patlamalarına (GRB’ler) ev sahipliği yapan gökadalardaki gaz ve toz molekülleri doğrudan görüntülenmiş oldu. Şaşırtıcı bir şekilde, beklenenden daha az miktarda gaz gözlendi, buna karşılık ise daha fazla toz, bu da bazı GRB’lerin “karanlık GRB’ler” olarak gözlenmesine yol açıyor. 12 Haziran 2014 tarihli Nature dergisinde yayınlanacak olan çalışma ALMA’nın GRB’ler üzerine yapılmış olan ilk bilimsel araştırma sonuçlarını içeriyor. ALMA’nın potansiyeli sayesinde bu nesnelerin daha iyi anlaşılacağı tahmin ediliyor.

GRB

Ressam gözüyle GRB 020819B gama ışını patlaması. Sadece birkaç saniye içerisinde tipik bir patlama ile yayılan enerji Güneş’in on milyar yıllık tüm ömrü boyunca ürettiği enerji kadar fazladır (NAOJ).

Gama-ışın patlamaları (GRB) uzak gökadalarda gözlenen olağanüstü yüksek enerjili patlamalardır — bunlar Evren’deki en parlak patlama türleridir. Birkaç saniyeden daha uzun olan patlamalar uzun-süreli gama-ışın patlamaları (LGRB) olarak bilinmekte [1] ve süpernova patlamaları ile ilişkilendirilmektedirler — bunlar ise büyük kütleli yıldızların yaşamlarının sonunda gerçekleşen güçlü patlama olaylarıdır.

Sadece birkaç saniye içerisinde tipik bir patlama ile yayılan enerji Güneş’in on milyar yıllık tüm ömrü boyunca ürettiği enerji kadar fazladır. Patlama sonrasında çoğunlukla ardıl ışıma denilen daha az enerjili olay gerçekleşir, bunu ortaya çıkaran mekanizmanın ise dışarıya atılan maddelerle çevredeki gazın çarpışmaları olduğu düşünülmektedir.

Bununla birlikte, bazı gama-ışın patlamalarının gizemli bir şekilde hiçbir ardıl ışıma göstermediği görülmüştür — bunlara karanlık patlamalar olarak bakılmaktadır. Muhtemel bir açıklama ise ardıl ışımanın toz bulutlarınca soğurulmuş olmasıdır.

GRB 020819B’ye ait bu görüntülerden sol ve ortadaki ALMA ile radyo dalgalarıyla alındı. Soldaki moleküler bulutları, ortadaki ortamdaki tozu gösteriyor. Sağdaki görüntü ise Gemini North Teleskopu ile optik dalga boyunda alınmıştır (Bunyo Hatsukade(NAOJ), ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)).

Son yıllarda, bilim insanları GRB’lerin nasıl oluştuklarını anlamak için meydana geldikleri gökadaları araştırıyorlar. Gökbilimciler bu gökadalardaki aktif yıldız oluşum bölgelerinde GRB’leri oluşturan ve yıldız oluşumuna yakıt sağlayan çok miktarda moleküler gazla çevrili, büyük kütleli yıldızların bulunmasını bekliyor. Bununla birlikte, henüz bu teoriyi destekleyen bir gözlemsel sonuç elde edilemedi, uzun süredir devam eden gizem çözülebilmiş değil.

İlk kez, ALMA’yı kullanan Japon gökbilimciler sırasıyla 4.3 milyar ve 6.9 milyar ışık yılı uzaklıktaki GRB 020819B veGRB 051022 LGRB’lerinin ev sahibi gökadalarındaki moleküler gazlara ait radyo ışımalarını tespit etmeye çalıştılar. Şimdiye kadar GRB’lere ev sahipliği yapan gökadalarda bu tür bir radyo ışıması bulunamamış olsa da, ALMA’nın benzersiz yüksek duyarlılığı ile bu mümkün hale gelmiş oldu [2].

Tokyo Üniversitesi profesörü ve araştırma ekibinin üyesi olan Kotaro Kohno şöyle diyor, “GRB’lere ev sahipiliği yapan gökadalar içerisindeki moleküler gazların izini on yıldan uzun süredir dünyadaki değişik teleskopları kullanarak arıyorduk. Sıkı çalışmamızın bir sonucu olarak, ALMA’nın gücü sayesinde dikkate değer bir buluş gerçekletirmiş olduk. Elde ettiklerimiz konusunda oldukça heyecanlıyız.

ALMA’nın yüksek çözünürlüğü ile aşılan diğer bir konu ise GRB’lere ev sahipliği yapan gökadalardaki moleküler gaz ve toz dağılımlarının ortaya çıkarılabilmesi oldu. GRB 020819B gözlemlerinde toz bakımından zengin bir ortam ortaya çıkarıldı [3], gökadanın merkez bölgesi civarında moleküler gazın varlığı tespit edildi. Bu şekilde gama ışın patlamasına ev sahipliği yapan gökadalar içerisinde böyle bir dağılıma ilk kez rastlanmış oldu.

Geniş alanda GRB 020819B patlaması resmedilmiş (NAOJ).

 “GRB’lerin moleküler gaz miktarının toza oranla daha az bulunduğu böyle tozlu bir ortamda meydana gelmiş olabileceklerini düşünmezdik. Buna göre GRB tipik bir yıldız-oluşum bölgesinden farklı bir ortamda ortaya çıkmış oluyor.” diyor Hatsukade.

Araştırma ekibine göre GRB bölgesindeki toz oranın moleküler gaz miktarına göre fazla olmasının nedeni, bunların mor-ötesi ışınıma farklı reaksiyonlar göstermesidir. Molekülleri oluşturan atomlar arasındaki bağ mor-ötesi ışınım tarafından kolayca koparılabildiğinden, moleküler gazlar, muhtemelen bir tanesinin de GRB olarak patladığı, yıldız oluşum bölgelerindeki büyük kütleli yıldızlardan saçılan yüksek enerjili ışımadan kurtulamazlar. Benzer bir dağılıma GRB 051022 bölgesinde de rastlanmıştır, ancak kaynak daha uzakta olduğundan, yetersiz çözünürlük dolayısıyla henüz onaylanmamıştır. Her durumda, bu ALMA gözlemleri karanlık gama-ışını patlamalarına neden olan, ardıl ışımayı soğuran tozun varlığı hipotezini desteklemektedir.

Bu kez elde edilen sonuçlar beklentilerimizin çok ötesindeydi. Daha fazla gözlem noktası elde ederek bu koşulların genel olarak tüm GRB bölgelerinde geçerli olup olmadığını kontrol etmemiz gerekecek. ALMA’nın geliştirilecek yetenekleri ile gelecekteki araştırmalarımızı ilerletmek istiyoruz” diyor Hatsukade.

Notlar

[1] Uzun-süreli gama-ışın patlamaları (LRGB’ler) gözlenen GRB’lerin % 70’inde geçerli olmak kaydıyla iki saniyenin üzerinde bir patlama süresine sahiptirler. Geçtiğimiz on yıldaki gelişmeler sayesinde iki saniyeden daha az patlama süresine sahip GRB’ler tanımlanmıştır, kısa-süreli GRB’ler iki nötron yıldızının birleşmesiyle ilişkilendirilmiş, süpernova ya da hipernova bağlantıları kurulamamıştır.

[2] Bu gözlemlerdeki ALMA hassasiyeti benzer diğer teleskoplardan beş kat daha fazladır. ALMA ile yapılan daha önceki bilimsel gözlemler 2011 yılında kısmı dizge ile gerçekleştirilmiştir (ALMA Gözlerini Açtı). Bu gözlemlerde ise birbirlerinden sadece 125 metreye kadar uzaklıkta bulunan 24–27 anten kullanılmıştır. 66 antenin tamamının kullanıma açılmasıyla (eso1342) ALMA dizgesinde farklı dizilim şekilleri ve 150 ila 16 kilometre arasında değişen konumlandırma seçenekleri ile yakın gelecekte daha duyarlı gözlemlerin yapılabilmesi sağlanacaktır.

[3] Samanyolu’nda ve yıldız oluşumunun gerçekleştiği yakın gökadalardaki yıldızlar-arası ortamda bulunan toz kütlesinin moleküler gaz kütlesine oranı yaklaşık olarak % 1’dir. Ancak bu oran GRB 020819B etrafındaki bölgede on kattan daha fazladır.

ESO-Türkiye (Arif Solmaz, Çağ Üniversitesi Uzay Gözlem ve Araştırma Merkezi, Mersin)


Düşünceniz

XHTML: Bu kodlardan yararlanabilirsiniz.: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

*